[发明专利]声学镊子

权利要求书

1.一种包括至少一个前驱波换能器的电声装置，所述电声装置包括：

-压电衬底；和

-相反极性的第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极布置在所述衬底上并配置成在所述衬底中生成未聚焦的前驱超声表面波，

其中，

当流体培养基，优选液体培养基，与所述电声装置声学耦合时，所述前驱超声表面波作为体声波传播到所述流体培养基的大部分中并在其中聚焦。

2.根据权利要求1所述的电声装置，其中，将所述体声波聚焦的聚焦平面与布置有所述第一电极和所述第二电极的衬底表面隔开的距离与所述前驱超声表面波的基波波长的比率大于10，所述距离是垂直于所述衬底表面而测量的。

3.根据权利要求1和2中任一项所述的电声装置，还包括与所述衬底重叠的支撑件，所述支撑件与所述衬底声学耦合并且由不同于衬底材料的至少一种材料制成，使得当所述流体培养基设置在所述支撑件上时，所述体声波在到达所述流体培养基之前在所述支撑件中传播。

4.根据权利要求3所述的电声装置，其中，所述支撑件包括堆叠的声学耦合层。

5.根据权利要求3和4中任一项所述的电声装置，其中，所述支撑件包括选自玻璃和聚合物的材料，特别是热塑性塑料，最优选聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，优选地所述支撑件包括玻璃。

6.根据前述权利要求中任一项所述的电声装置，其中，所述第一电极和所述第二电极包括相应的第一轨道和第二轨道，所述第一轨道和所述第二轨道中的每一个绘制由以下等式限定的线：

其中：

·R(θ)是所述线的距中心C且相对于方位角θ的极坐标，

·是一个自由参数，

特别地，为了使第一电极和第二电极的相邻轨道遵循不同的线，设置不同的所述不同的之间的差优选地在3.0和3.3之间，甚至优选地等于π；

特别是当电声装置包括第一电极和相应的第二电极的多个轨道时，优选地在每对相邻轨道之间以6.0和6.6之间的增量递增，所述增量优选地等于2π；

·μ₀(θ)由下式给出：

其中z₀是所述衬底和所述支撑件之间的界面的高度，z_n是所述流体培养基中的焦平面的高度，z_i是支撑件包括堆叠的声学耦合层的情况下隔开两个连续层的界面的高度，且i≥1，n>1，在没有堆叠层的情况下，μ₀(θ)＝0，

·是在下的的求值，

其中依赖于Θ如下：

·s_r(ψ)是在所述衬底的表面平面上的沿传播方向ψ的波慢度，而s_z(ψ)是在平面外方向上的波慢度，在i为r或z的方向i上的波慢度从波数k_i计算为s_r(ψ)＝k_r(ψ)/ω:和s_z(ψ)＝k_z(ψ)/ω，

·s_r′(ψ)是s_r(ψ)相对于传播方向的导数，

·α(ψ)是在方向ψ上传播的波相对于相关电场的竖向运动的相位。

7.根据前述权利要求中任一项所述的电声装置，其中，所述第一电极和所述第二电极包括多个相应的第一轨道和第二轨道。

8.根据前述权利要求中任一项所述的电声装置，其中，所述至少一个前驱波换能器是交错的。

9.根据前述权利要求中任一项所述的电声装置，其中，所述至少一个前驱波换能器的电极夹在所述衬底和所述支撑件之间，或者所述衬底的至少一部分夹在所述支撑件和所述至少一个前驱波换能器的电极之间。